用于CIRTM工艺的环氧树脂酚醛树脂的固化工艺研究

采用动态差示扫描量热(DSC)法,研究了用于CIRTM工艺的E-44/GA327(DDM改性芳胺)环氧体系和苯并噁嗪酚醛树脂的固化过程,以及升温速率对固化体系DSC曲线的影响,并采用最佳固化温度外推法确定了两种树脂的最佳共固化制度。结果表明,苯并噁嗪固化反应表观活化能Ea为70.35kJ/mol,表观指前因子A为1.27×107s-1,反应级数n为0.897;E-44/GA327体系固化反应表观活化能Ea为44.04kJ/mol,表观指前因子A为1.78×104s-1,反应级数n为0.884。两种树脂的最佳共固化制度为140℃/240min+180℃/240min,按所确定的共注射树脂的固化工艺制备了浇铸体,苯并噁嗪和E-44/GA327的固化度分别达到了96.7%和98.3%,固化物力学性能良好,验证了固化工艺的合理性。     

酚醛氰酸酯树脂的固化动力学研究

通过非等温DSC对自制的酚醛氰酸酯树脂进行了固化动力学方面的研究，通过T～β外推法得到树脂凝胶化温度为211．00℃，固化温度为246．67℃，后固化温度为300．78℃。通过Kissinger方程求解树脂固化反应表观活化能为△E=74．14kJ／mol，碰撞因子为A=4．99×10^6。通过Crane方程求得固化反应级数为n=0．920。     

840S环氧树脂体系固化反应特性

用差示扫描量热法(DSC) 在动态条件下对840S 环氧树脂体系的固化反应动力学进行了研究。根据所测量的不同升温速率的DSC 曲线, 运用温度升温速率( T-β) 图外推法得到该环氧树脂体系的固化工艺参数, 即凝胶化温度、固化温度、后处理温度, 这些温度参数为制定合理的固化工艺提供了理论基础。采用Kissinger 方程和Crane 方程计算该840S 环氧树脂体系的动力学参数, 即表观活化能E_a 、表观频率因子A 和反应级数n 。根据所计算的动力学参数, 建立了该840S 环氧树脂体系的固化动力学模型。利用所建立的固化动力学模型分别预测了等温和动态条件下840S 环氧树脂体系的固化反应特性。      

尿素对UF树脂固化动力学影响的研究

为了研究尿素对弱酸性起始合成的UF树脂固化性能影响,采用DSC研究了弱酸性起始合成UF树脂中碱性加成阶段尿素添加次数和间隔时间对树脂固化反应动力学影响.计算了碱性加成阶段尿素添加次数和间隔时间不同的UF树脂的固化表观活化能和反应级数,并建立相应的固化反应动力学方程.研究结果表明:弱酸性起始合成UF树脂,碱性阶段尿素添加次数和添加间隔时间影响树脂固化,尿素添加次数增加和尿素添加次数相同而添加尿素时间间隔延长能降低UF树脂固化体系的活化能.弱酸性起始合成UF树脂的固化反应是介于0.92～0.93级之间的非基元反应.     

非等温DSC研究超支化聚醚/PEG/IPDI体系的固化反应动力学

采用非等温差示扫描量热法(DSC)研究了超支化聚醚对聚乙二醇/异佛尔酮二异氰酸酯体系(PEG/IPDI)固化反应动力学的影响。结果表明,PEG/IPDI体系的固化反应表观活化能约为53.278 kJ/mol,反应级数为0.914,指前因子为1.500×105min-1;加入6%的超支化聚醚后,体系的固化峰温升高,表观活化能、反应级数和指前因子分别提高至87.577 kJ/mol、0.960、1.201×1010min-1,机理函数仍遵循Avrami-Erofeev方程G(α)=[-ln(1-α)]n,只是方程中的指数n有所变化。超支化聚醚对PEG/IPDI体系的固化反应有一定的延缓作用,但不改变固化机理。浅析了超支化聚醚影响PEG/IPDI体系固化的原因。     

杂萘联苯聚醚砜酮/环氧树脂共混体系固化反应动力学

采用热熔法制备了杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)/环氧树脂(E-51)共混物,利用差示扫描量热仪(DSC)对共混物的固化反应动力学进行了研究。借助Ozawa和Kissinger等方法确定了PPESK增韧E-51体系的固化动力学参数,包括反应的表观活化能E,指前因子A和反应级数n;结果表明,采用新型高性能热塑性树脂PPESK增韧环氧树脂不仅在工艺上具有可行性,而且PPESK的加入降低了固化反应的表观活化能,促进了固化反应的进行。     

固化剂种类对PBX粘结剂固化反应动力学的影响

采用非等温DSC方法,研究了TDI和IPDI做固化剂时,塑料粘结炸药(PBX)粘结剂固化行为的差异,获得了不同固化剂胶液体系的固化反应动力学方程。结果表明,以TDI做固化剂的粘结剂体系的活化能是55.87kJ/mol,反应级数是0.88,指前因子是4.70×104s-1,以IPDI做固化剂的粘结剂体系的活化能是62.29kJ/mol,反应级数是0.92,指前因子是1.23×105s-1,同一温度,同一固化度时,以TDI做固化剂体系的固化速率大于以IPDI做固化剂体系的固化速率。     

酚醛树脂-双马来酰亚胺体系的固化动力学

采用非等温DSC法探讨了酚醛树脂与双马来酰亚胺体系的固化反应,在30 ℃～400 ℃范围内以不同升温速率(5 ℃/min、10 ℃/min、15 ℃/min、20 ℃/min)进行动态固化行为分析.应用Kissinger、Crane和Ozawa法求得了固化反应的表观活化能、固化反应级数、凝胶温度和固化温度等动力学参数.结果表明,固化体系的平均表观活化能为109 kJ/mol,反应级数为0.94,凝胶温度Tgel为79.68 ℃,固化温度Tcure为121.93 ℃,表观活化能E是固化度α的增函数.     

非等温差示扫描量热法研究杂萘联苯聚芳醚酮改性环氧树脂体系的固化动力学

采用非等温差示扫描量热仪(DSC)对环氧树脂(E-51)/杂萘联苯聚芳醚酮(PPEK)共混物的固化过程进行研究。利用T-β外推法确定了固化工艺温度,并利用Kissinger和Crane法计算得到共混体系固化反应的表观活化能Ea、指前因子A、固化反应级数n等动力学参数。结果表明,PPEK的加入对环氧树脂的固化反应温度影响不大,但反应活化能有所升高,表明PPEK的加入阻碍了固化反应的进行。通过固化度与固化时间的关系曲线证明,PPEK的加入不改变环氧树脂的固化反应机理。     

纳米氧化铝颗粒增强TDE-85型环氧树脂的固化动力学和力学性能研究

用超声分散法和程序温度固化制备了纳米氧化铝颗粒增强TDE-85型环氧树脂复合材料,研究了添加纳米氧化铝颗粒对环氧树脂固化动力学和力学性能的影响.根据示差扫描量热法(DSC)曲线,由Kissinger方法和Ozawa方法计算了固化体系固化反应的活化能,用Kissinger公式计算了Arrhenius指前因子,并用Crane方法计算了固化体系的反应级数.研究结果表明,添加纳米氧化铝颗粒增加了体系固化反应的活化能,但对反应级数和Arrhenius指前因子的影响较小;当纳米氧化铝添加量为1wt%(环氧树脂的质量分数)时,复合树脂的拉伸强度提高19%;伸长率提高34.5%.     

可膨胀石墨/环氧树脂体系的固化动力学

采用非等温差示扫描量热(DSC)法分别对环氧树脂(EP)及可膨胀石墨/环氧树脂(EG/EP)体系的固化过程进行了研究。利用Kissinger和Crane法计算得到两种体系固化反应的表观活化能Ea、指前因子A、固化反应级数n等动力学参数,建立了固化反应动力学方程,并用T-β外推法确定了固化工艺温度。结果表明,EG的加入,降低了EP体系固化反应的完全程度,对固化反应时间的影响不大,体系的Ea由63.15 kJ/mol升高到65.89 kJ/mol,A由2.02×107提升到4.5×107,两种体系的反应级数基本一致,同时,EG的加入对体系固化工艺温度影响不大。     

环氧树脂改性固化工艺及配方对微观结构的影响

为了探讨固化工艺及配方对环氧树脂体系微观结构的影响,研究了用4,4′-二氨基二苯砜(DDS)作固化剂的环氧树脂与聚醚砜(PES)共混体系.采用差示扫描量热法(DSC)和扫描电镜(SEM)研究其相分离和微观结构,并通过改变聚醚砜的用量和固化工艺条件对其进行控制.结果表明,在环氧树脂与聚醚砜间形成了半互穿网络,对应于环氧态和聚醚砜态的玻璃化转变温度彼此靠近.通过控制反应进程和聚醚砜用量,可以获得不同的相结构,加入较多的聚醚砜或采用较高的固化温度,有利于提高聚醚砜增韧环氧树脂的冲击性能.     

室温潜伏性中温固化环氧树脂体系的制备与性能

将自制咪唑衍生物EGE-2MI作为双氰胺-环氧树脂体系的促进剂,研究了其固化过程及室温储存性能。采用DSC法研究了该环氧树脂体系的固化反应动力学,确定了其最佳固化工艺参数;通过DSC测试室温存放不同时间后该环氧树脂体系的热焓值变化来确定其室温存储期;并测试了其中温固化产物的力学性能。结果表明:EGE-2MI质量比为0.6%~1.8%(环氧树脂为100%)的双氰胺-环氧树脂体系可以满足115~125℃固化,在室温下可以存放35天以上,EGE-2MI质量分数为1.8%时,该环氧树脂体系的活化能为87.23kJ/mol;固化后产物的铝-铝搭接剪切强度达到21.3 MPa,浇注体的室温拉伸强度在40 MPa以上。     

功能化纳米SiO2-聚醚砜/BMI-酚醛环氧树脂复合材料的固化动力学与性能

以4,4’-二氨基二苯甲烷（DDM）为固化剂、双马来酰亚胺（BMI）和酚醛环氧树脂（F51）为基体、聚醚砜（PES）为增韧剂、硅烷偶联剂KH560功能化纳米SiO₂（KH-SiO₂）为改性剂,采用原位聚合法制备了KH-SiO₂-PES/BMI-F51复合材料,并通过非等温DSC确定了复合材料的固化工艺及固化反应动力学。根据Kissinger方程和Ozawa方程求得体系的表观活化能分别为96.03 kJ/mol和99.18 kJ/mol。FTIR测试结果表明:KH-SiO₂改性效果良好,不饱和双键和环氧基特征峰消失,BMI中C=C双键和F51中环氧基在DDM作用下参与了体系的固化反应。SEM结果表明:PES树脂和KH-SiO₂含量适当时,PES树脂和KH-SiO₂在树脂基体中分散均匀,断裂纹不规则杂乱发展,KH-SiO₂-PES/BMI-F51复合材料呈韧性断裂。力学性能测试和热失重测试表明:当PES含量为4wt%,KH-SiO₂含量为1.5wt%时,KH-SiO₂-PES/BMI-F51复合材料的弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别为156.23 MPa、4.18 GPa和20.89 kJ/m2,较BMI-F51基体分别提高了49.7%、29.4%和82.8%;KH-SiO₂-PES/BMI-F51复合材料的热分解温度为393.1℃,残重率为50%时,分解温度高达523.1℃,耐热性十分优异。KH-SiO₂-PES/BMI-F51复合材料的力学性能和耐热性有了较大提高,为拓展F51及BMI的应用范围提供了一定的理论数据。      

等温DSC法研究RFI用环氧树脂固化动力学

为了预测固化反应的进程,采用STA 449C型差示扫描量热仪,用等温DSC法研究了室温下成膜、中温固化的RFI工艺用(E-44/E-21(6/4,质量比))/GA-327＝100/40(质量比)环氧树脂体系在80、90、100、110、120℃下的固化过程,通过Matlab数据拟合良好性统计法得到了n级固化模型、自催化模型及复合模型方程中的各个参数值。根据R2和离差平方和SSE确定了适合的动力学模型。研究表明:该树脂体系的固化反应具有自催化和扩散控制的特征,低温下受扩散控制的影响更大;该体系的固化反应动力学符合自催化反应动力学模型,其表观活化能E_a为56.7kJ/mol,指前因子A为1.18×107 s-1,固化反应的反应级数m、n分别为0.529和1.561。      

改性氰酸酯树脂体系的固化动力学

采用非等温差示扫描量热法(DSC)对N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺(HPM)改性氰酸酯树脂体系的固化动力学进行了研究。分别利用无模板法中的Ozawa-Flynn-Wall法和Friedman法求得了表观活化能。根据Malek法,两参数Sestak-Berggren模型能够较好地描述固化反应机理函数,并求得了表观指前因子。其固化动力学模型为dα/dt=3.196×108exp(-85797.5/RT)α0.033(1-α)1.0747。结果表明,模型曲线和实验曲线基本吻合,但随着升温速率的提高,模型曲线开始偏离实验曲线。这是由于固化反应中官能团反应活性控制和扩散控制的相互竞争结果。     

热熔法预浸料用氰酸酯树脂的性能

采用聚醚砜(PES)对氰酸酯树脂改性,制备出PM915树脂。对PM915树脂的工艺性能和固化物性能进行了系统研究,该树脂成膜性和贮存稳定性良好,适用于热熔法预浸料工艺。研究了PM915树脂的流变性能及凝胶时间,树脂在70℃时的黏度为20 Pa·s左右,在120℃条件下可保持黏度稳定时间达115 min,160℃时凝胶时间为40 min。PM915树脂制备过程中部分反应热已释放,其拥有较低的固化放热焓,固化温度为220℃。通过引入热塑性组分PES,PM915树脂的固化收缩率低至0.16%。PM915树脂固化物具有优良的热性能,热失重5%时的温度T_d5=423℃,玻璃化转变温度T_g=276℃,热膨胀系数为4.4×10?5/℃。通过热塑性树脂的改性,引入了柔性基团,进而提高了树脂固化物的韧性,PM915树脂固化物的弯曲强度和弯曲模量分别为139.3 MPa和4.2 GPa,拉伸强度和拉伸模量分别为75.8 MPa和3.8 GPa;扫描电子显微镜（SEM）表征显示PM915树脂固化物为韧性断裂。结果表明,PM915树脂是一种适用于热熔法预浸料的氰酸酯树脂基体,且具有低固化收缩率、高尺寸稳定性和优良耐热性,可应用于卫星等航天器结构件。      

603环氧树脂体系固化动力学模型的建立与验证

采用非等温差示扫描量热法（DSC）研究了603热塑增韧环氧树脂体系的固化反应动力学。研究发现,在低升温速率测试条件下603环氧树脂体系固化反应的DSC曲线有两个重叠的放热峰,通过分离两个重叠的放热峰,研究了603环氧树脂体系固化动力学的特性。利用Kissinger方法和Kamal方程分别拟合得到603树脂体系固化反应的活化能和固化动力学参数,选择三种典型固化工艺制度下预测的树脂固化反应结果与实验数据对比,验证了所建立动力学模型的可靠性。基于不同升温速率的放热曲线,通过外推法得出该树脂占总反应比例70%的第一个反应固化温度为（177.3±2.2）℃,占总反应比例30%的第二个反应的起始温度和固化温度分别为（178.6±0.7）℃和（216.9±1.7）℃。研究结果对于多组分热固性树脂体系固化动力学的分析和复合材料成型工艺的优化具有重要的指导意义。